[發明專利]一種熱固型聚丙烯酸酯親水防霧涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201611064831.0
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106752623B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 姚伯龍;趙海平;鄭春森
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C09D151/08
• 分類號: C09D151/08;C09D7/63;C08F283/00;C08F220/14;C08F220/58;C08F220/32;C08F230/08;C08G18/75;C08G18/67;C08G18/32
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本發明的目的在于提供一種熱固型聚丙烯酸酯親水防霧涂層的制備方法。本發明在傳統丙烯酸樹脂的基礎上，采用硅烷偶聯劑、甲基丙烯酸縮水甘油酯和磺酸基親水單體共聚改性后，采用新型固化劑正硅酸乙酯固化，提升涂膜硬度、附著力、親水性。在此基礎之上，繼續使用三乙烯四胺與主鏈環氧基團反應繼續提升交聯密度，增加機械性能。硅鏈段傾向于固化膜表面聚集取向，而丙烯酸酯鏈段朝向內層，再結合雙重固化的設計，該樹脂固化成膜后，能在保證優良的附著力、耐水性、硬度和好的透明性的同時，還具有優良的親水性，且在透明基材上具有良好的防霧效果。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種熱固型聚丙烯酸酯親水防霧涂層的制備方法。

背景介紹

高透明材料是我們日常生活生產中不可缺少的材料(如玻璃、有機玻璃等)，但其在使用過程中易出現結霧現象，造成材料表面的透光率降低，影響視線，給生活帶來了諸多不便，甚至造成嚴重危害。透明基材的防霧研究已有多年，目前主要的防霧方法主要有兩種：電熱法和涂層防霧法。但電熱法存在大的能源消耗，在很多領域的使用受到限制，所以涂層防霧法是首選。防霧涂層按其防霧原理一般分為超疏水和超親水兩種。超疏水涂層是利用液滴自身重力讓形成的霧滴從材料表面滾落，但此設計對微小液滴實用性不強，防霧效果不佳。超親水涂層是讓液滴迅速鋪展成水膜，從而減少光散射，較超疏水涂層更易實現防霧。麻省理工學院Rubner教授研究小組采取層狀自組裝方法把7nm的SiO₂納米粒子與聚電解質交替沉積玻璃表面形成了接觸角小于5°的超親水多孔薄膜。但多數無機納米粒子因制備過程復雜、涂裝工藝難度大、需要燒結等，其應用環境很有限；趙子千等開發了一種UV固化丙烯酸酯防霧涂料，但很難做到親水性和耐水性的平衡，因親水性表面主要依靠一些強親水性基團(如：羥基、羧基、磺酸基等)來實現，而這些基團吸水后，水會向涂膜內部滲透，隨著時間的增加，溶脹涂膜。

本發明以硅烷偶聯劑改性的丙烯酸樹脂為基礎，引入親水單體聚乙二醇、含雙鍵親水磺酸基單體，以正硅酸乙酯配制新型固化劑，與硅烷偶聯劑水解出的羥基縮合形成Si-O-Si鍵固化，雖然交聯固化的過程中絕大部分羥基脫水形成Si-O-Si，但仍有大量羥基未能成鍵，以硅醇(Si-OH)的形式存在。同時由于Si-O-Si鏈段表面能低，在涂膜固化過程中向膜表面遷移，形成微相分離結構，還攜帶著未成鍵的硅羥基遷移到涂層表面，進一步增加了涂膜親水性。又因考慮到單一的正硅酸乙酯固化后的涂膜硬度有限，再利用胺類固化劑與主鏈上環氧基團反應，進一步增加交聯密度、增強硬度、耐水性及抗劃傷性能等，制備出了具有較好耐水性的親水防霧樹脂。

發明內容

本發明的目的在于提供一種熱固型聚丙烯酸酯親水防霧涂層的制備方法。本發明在傳統丙烯酸樹脂的基礎上，采用硅烷偶聯劑(MPS)、甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)和磺酸基親水單體(AMPS)共聚改性后，采用新型固化劑正硅酸乙酯(TEOS)固化，提升涂膜硬度、附著力、親水性。在此基礎之上，繼續使用三乙烯四胺與主鏈環氧基團反應繼續提升交聯密度，增加機械性能。硅鏈段傾向于固化膜表面聚集取向，而丙烯酸酯鏈段朝向內層，再結合雙重固化的設計，該樹脂固化成膜后，能在保證優良的附著力、耐水性、硬度和好的透明性的同時，還具有優良的親水性，在透明基材上具有良好的防霧效果。

本發明的技術方案是：

一種熱固型聚丙烯酸酯親水防霧涂層的制備方法，包括如下步驟：

(1)聚氨酯預聚物的制備：將計量好的異佛爾酮二異氰酸酯、分子量為400的聚乙二醇、丙酮、催化劑加入裝有攪拌器、冷凝管、氮氣導管的干燥三口瓶中，室溫攪拌均勻，通入氮氣保護，逐步升溫至55℃，反應3h。采用二正丁胺法滴定體系中游離的-NCO含量，當達到理論值時，以2秒/滴的滴速逐滴加入功能性丙烯酸單體，補加催化劑，不斷滴定體系中游離的-NCO含量，達到理論值之后加入少量甲醇，將剩下的-NCO反應完全，用紅外光譜儀檢測2270cm^-1處-NCO的特征吸收峰完全消失，最后將產物用旋轉蒸發儀除去體系中少量溶劑。記作IPEG-H備用。